论文部分内容阅读
非晶铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)具有迁移率高、均一性好等特点,并且在可见光区有较高的光透过率,有望实现全透明以及柔性显示,是新一代氧化物薄膜晶体管中应用最广泛,也是最主流的有源层材料。本论文采用直流磁控溅射方法制备了IGZO薄膜并以其为有源层制备了IGZO-TFT,具体的研究内容包括:(1)采用直流磁控溅射方法制备IGZO薄膜,研究了溅射功率、溅射时间对薄膜的可见光范围内光学透过率的影响。结果表明直流磁控溅射制备出的IGZO薄膜的可见光区光透过率基本保持在80%左右,在溅射功率为180 W,溅射时间为200 s下制备的薄膜光透过率高达89.73%。然后利用SEM、AFM观察并分析了不同溅射功率、不同溅射腔气压和不同氧分压下制备得到的IGZO薄膜表面形貌,SEM图像表明溅射功率在180-200 W范围内,2 mTorr溅射腔气压下,IGZO薄膜表面平整,缺陷较少;AFM图像表明随着氧分压的增大,薄膜表面越平整,粗糙度越小,并且在衬底上旋涂一层有机溶液后再沉积IGZO薄膜的粗糙度要比在衬底上直接沉积的小很多。最后通过XRD测试验证了直流磁控溅射的IGZO薄膜为非晶态。(2)利用旋涂法分别制备以PMMA、PVA为绝缘层,直流磁控溅射IGZO为有源层的底栅顶接触型IGZO-TFT器件。研究了氧分压、缓冲层、绝缘层厚度以及退火处理对IGZO-TFT器件性能的影响。对于以PMMA为绝缘层、IGZO为有源层的TFT器件,研究结果表明氧分压增加会导致载流子迁移率先增大后减小,氧分压为1.2%时,载流子迁移率最大,为0.84 cm2·V-1·s-1。采用低功率磁控溅射超薄IGZO缓冲层(5 nm)能降低电子陷阱和薄膜粗糙度,优化绝缘层和有源层的界面态,提升有源层的成膜质量。对于以PVA为绝缘层、IGZO为有源层的TFT器件,研究结果表明随着绝缘层厚度的增加,载流子迁移率和电流开关比均呈现增大的趋势,并且器件的性能要优于以PMMA作为绝缘层时的。绝缘层厚度为800nm时,TFT器件性能最好,载流子迁移率为11.4 cm2·V-1·s-1,电流开关比为9.6×102,阈值电压为9.7 V。研究还表明经过退火处理的器件性能要比未退火处理的器件性能好,退火温度在200℃时最佳,此时器件的载流子迁移率为24.8 cm2·V-1·s-1,电流开关比为3.5×103,阈值电压为7.3 V。